Файл: Батяев, Б. Г. Исследование надежности и точности линейных систем автоматического управления.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2024

Просмотров: 91

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

)23

..а основании

.^ормул (...й.й'с;), (12 .32)

найдем плотность вероятности

едучайной погрешности функции

( и )

 

 

 

:/

( 11)

=

)1<1£ У и

 

(12 .33)

 

 

 

 

 

 

.'фжсмиы

;;орм;/лу

(1 2 .3 3 ),

найдем вероятность того, что погреш­

ность ■.V/нкшш

Д у

не превосходит ее

предельной абсолютной погреш­

ности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛЧ

_ U Z

 

 

Р ( Ы , , 1 < А 1 ) . - ф

-

( С

* * V

* г < Р ' ( - * 1 ) .

(12 .34)

./читинал яормулы (12 .32) и (1 2 .3 4 ), имеем

 

 

д ч -

К

(#)

 

 

 

 

 

 

(12 .35)

Полученная формула определяет оцен:у для погрешности функции с

вероятностью

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Перейдем к рассмотрению вопроса об оценке относительной пог­

решности функции

многих аргументов. Разделив обе части равенства

(12..ой) на

и

,

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

d у

'

п

о /

 

.

 

\

с (fi ч

1

 

 

-

v п

 

 

ц .

(12 .36)

 

~

—d X д. =

/

 

~ ^

Н

 

i p

L/ d x *

 

 

Т У

д х *

 

 

 

. Подставляя в

выражение (12 .36) вместо

if

ее

значение

в точке

. Т о г,аг ,...,ап) к>

заменяя дифференциалы погрешностями, найдем вели-

-чину относительной погрешности

пункциич

 

 

 

 

 

 

 

ч -

d U f U )

* к

= V

,

.

-

(1 2 .3 7 )

 

 

У =■2 , _

д -

- <

(xi J ( J ) -оС .

 

 

 

А ~ I

 

°*/Г

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, относительная погрешность функции многих аргу­ ментов равна скалярному произведению градиента натурального лога­ рифма Функции на вектор погрешностей."Преобразуем выражение (1 2 .3 7 ) и найдем его оценку по абсолютной величине. Тогда получим форыулу


Г24

предельной относительной погрешности функции

 

 

 

 

d U } U )

 

V " L 3 £ л / ( и )

 

 

 

 

д а *

AJC/c

Z-^ Г* дак

(1 2 ,3 8 ) '

На основании формулы (1 2 .3 3 ) определит плотность вероятности

относительной погрешности функции Л

 

 

 

<ра(х)=1№)№Шш]

 

г г 1 / У >1г 1

(12 .39)

 

Z6t '~J

 

 

 

 

 

 

 

где

i

U

 

 

 

 

 

l =

 

 

 

 

 

 

J W

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно, относительная погрешность функции многих аргу­

ментов имеет нормальное распределение

с параметрами т г -0

ж бt - б и

 

 

 

 

 

 

 

Г

Лринимая во

внимание формулы (1 2 .3 5 )

и (1 2 .3 9 ), найдем оценку для

относительной погрешности функции многих аргументов с вероятностьюР

ёи

< p;'d)

fy=<P.''(#)\ № \

\ н

* > \

 

 

(12 .40)

2 . Метод оценки погрешностей аргументов по заданной предельной

погрешности функции.

Б теории

ошибок имеет важное значение также

обратная задача, которая заключается в том, что по известной пре­ дельной погрешности функции требуется определить предельные погреш­ ности ее аргументов. Вполне понятно, что эта задача является неоп­

ределенной и без дополнительных условий ее решить нельзя, так как имеется одно уравнение с многими неизвестными. В данной работе рас­

сматривается новый метод оценки погрешностей аргументов при частич­

ном усилении условия обратной задачи

[63] .

 

Пусть у -$ (х „ хг,...,хл) - непрерывно дифференцируемая функция, мо­

нотонная по каждому аргументу х ,

. Будем считать, что из­

вестны гранита значений аргументов

и 6 ;

. Задача состоит в

том, чтобы найти по известным предельным погрешностям функции А V

и § ‘ц соответствующие предельные погрешности

аргументов а 'х^ и с х г .


125

Пусть

у

монотонная функция по аргументу

cci

в промежутке

между Ci

 

a S

i .

Рассматривая X-L

как функцию переменкой

X

можно представить его в следующем виде

 

 

 

 

 

 

 

X L = CL + Х ( t>i -

CL) ,

 

 

 

.

(12 .41)

Учитывая

среднее

значение аргумента 5• = ^- (С- +

,

преобразуем

выражение

(1 2 .4 1 ).

Тогда получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X ;

=

+ ( Л -

 

( h

-

C i ) .

 

 

(12 .42)

Так как

у

есть

сложная функция от

Л-

,

то ее

производная по X

равна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t-/

 

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда следует, что

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^

=51

 

( &

~ с 0

 

 

(12 .44)

 

 

 

 

 

i - i

v

 

 

 

 

 

 

На основании формулы*(12 .43) имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

d x -------------Xd L ---------------------

 

 

 

 

(12 .45)

 

 

 

 

у -1

gfag

 

V

 

 

(f,

-с\

 

 

 

 

2 — * d x i и л

 

Z _ d x i ^

 

 

 

 

 

 

г-/

 

 

* = '

 

 

 

 

 

Применяя формулы

(12 .42)

и (1 2 .4 5 ),

находим

 

 

 

 

 

 

 

 

3 {

 

 

 

 

 

(12 .46)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г = 1

■Заменяя в формуле (12 .46) дифференциалы погрешностями d X i и


>26

Л •/

 

, а ■•ггумоиты ИХ

«рсДОКМИ

ЗИачвПЫТкй

X :

, подучаем

 

 

 

 

 

 

^ X .

=

 

( и - Г Г ,

<

/

 

 

 

 

 

\

х t

 

 

 

 

 

 

 

7ЧХ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<

^

,

JC:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

1

6

-С;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д/(Х) - значение

частной производной

в

точке

Х (ос,, ос2г..., х „ ) .

 

д ОС:

что

 

 

 

,

аролзьедеи чи.нг. ■

 

и *..47)

 

 

Учитывая,

 

 

 

 

по абсолютной

величине,

если е^о

знаменатель не гхн ен нулю

 

 

 

 

 

 

ч X ;

6

 

Ь,- - С,-1 Д у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

il

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( f p l e - e !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

1

t

X ,-

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначим правую часть

неравенства

и 2 .43)

 

через

д'.х,-

,

тогда-

 

получим Iч х,- j -б A’х : .

Тагам

образом,

 

по определению л' X t

есть

пре­

дельная

абсолютная погрешность

аргумента

х ;

при заданном значе­

нии

л 'у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д уг,- = — •

( Ч - С ; \ Л У

 

 

 

 

 

(j . 4 0

 

 

 

 

 

СИХ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

> :

к; - Ci

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сх ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

- 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Преобразуем формулу (1 2 .4 fc) на основании

Определенияпредель­

ной относительной погрешности пункции. Тогда заменяя

 

 

 

А'Л;

= б X: и

 

л ' ч

 

г-'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

относитель-

 

-------1-

- = <5 //, получит/!

/.ормулу предельной

|х,г

 

|/(х;|

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ной погрешности

аргумента

^ х -

при заданном

значении

 

Ъ if

 

 

 

 

 

S

jc : =

 

 

и , - -(% •!?;/

 

 

 

 

(12.50)

 

 

 

 

|д| У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|.t..r.|

 

 

 

с X;

i = i


127

Рассмотрим теперь обратную задачу теории ошибок при дополни­

тельных

предположениях[бз] .

 

Пусть

Ч - ц * ь х?—>хп)~ непрерывно дифференцируемая функция, мо­

нотонная

по всем

аргументам Х {

( i - !,п) , приближенные значения кото­

рых равны

а

; .

Предположим,

что известны границы погрешностей ар­

гументов

 

tf{

и

и ; . задача

состоит в том, чтобы найти по задан­

ным предельным погрешностям

Функции Л ^

и £

ij

соответствующие

продельные погрешности аргументов Л ' х ;

и 5 ' jc ; .

 

 

 

iio условию задачи погрешность аргумента

X ;

содержится

в про­

межутке 1*1 & х ;-а ; ;= U; или

ъ х,-- а с % и ;

. Отсюда

следует, что гра­

ницы значений аргумента Х£

равны Г/= Oi + th;

и £;= а ;

+ и ; .

Так

как среднее значение аргумента равно Xt-CL; + -~{.iyl + u ;) ,

то

 

 

X ;

= X ; -г

{ д . -

4 )

(

-

ISi)

 

(1 2 .5 1 )

принимай во внимание .тормулу

(1 2 .4 7 ),

найдем погрешность

аргумента

А

!

 

с / ( х )

 

 

 

 

 

(1 2 .5 2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о JC{

( U i - V t )

 

 

 

 

 

г-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заменяя в .(Формуле

(12 .49) С;

и

£ £

их

значениями,

определим

предельную абсолютную погрешность

аргумента

л

X,-

при заданном

значении л'.у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л X;

= -

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 2 .5 3 )

 

 

/г/

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя в

Формулу (1 2 .5 0 )

вместо

Ci

 

и £>i

их значения,

получим формулу предельной относительной погрешности аргумента 5 х / при заданном значении Ъ'у

? Х ;

=

I Hi- ?;l Я'1/

(1 2 .5 4 )